机器人接触寻找焊缝的方法技术

本发明专利技术涉及一种机器人接触寻找焊缝的方法，其中，待寻找的焊缝在各自工件上的位置相同，包括以下步骤：一、首先建立一个三维坐标系，寻找６个特征点，二、在待焊接的工件上，寻找六个实际特征点，寻找方法如下：ａ、确保当焊枪上的焊丝与工件接触时能形成电流回路，ｂ、实际寻找：设定起始点的三维坐标，设定寻找特征点寻找方向以及最大寻找距离，焊枪按照所述的寻找方向和最大寻找距离寻找特征点。本发明专利技术简化了机器人末端结构和体积，扩大了机器人的可达性和灵活性；该方法操作简单，精度高，简单易用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于机械自动控制

技术介绍
当前工业焊接生产中机器人焊接正在占据越来越大的比例。现在机器人焊接已经 向批量更大，精度更高，结构更复杂方向发展。机器人的轨迹规划目前主要通过示教或者三 维模型导入等手段完成，但是在实际生产中由于工件个体和夹具公差以及安装误差导致机 器人的规划轨迹与工件实际位置存在偏差。为了减小此类偏差，提高机器人焊接的质量和 精度，机器人需要一种方法完成焊缝的定位和偏差纠正。目前机器人主要用机器视觉系统 进行定位和偏差纠正，但是在大型结构件或者复杂空间区域内，机器视觉系统的安装比较 困难，特征提取难度比较高，对机器人运动和系统布局也有很高的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，通过该方法 可解决大批量工件焊接时焊缝偏移问题，并且无须安装其他设备。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为一种，其中，待寻找的焊缝在各自工件上的位置相同， 该寻找方法包括以下步骤步骤一、首先建立一个三维坐标系，选定一基准焊接工件，该基准焊接工件上的焊 缝位置为基准焊缝位置，在该基准焊接工件上的任意平面Fl内任意找至少3个不共线的特 征点PP1、PP2和PP3，再在基准焊接工件上寻找与Fl垂直的任意平面F2，在平面F2上任意 找至少2个特征点PP4和PP5，在基准焊接工件寻找与平面F1、平面F2均垂直的平面F3，在 其上任意找至少1个特征点PP6，记下这六个特征点的三维坐标，通过这六个特征点的三维 坐标来标定所述的基准焊接工件在三维坐标系中的空间位置；步骤二、在当前待焊接的工件上，按照与所述的步骤一中寻找特征点PP1、PP2、 PP3、PP4、PP5和PP6相同的方法寻找六个实际特征点PPl，、PP2，、PP3，、PP4，、PP5，、PP6， 以及对应的平面Fl’、F2’、F3’，记下该六个实际特征点的实际三维坐标，将其与所述的步骤 一中寻找到的六个特征点PP1、PP2、PP3、PP4、PP5和PP6的三维坐标进行比较，计算得出当 前待焊接工件相对于所述的步骤一中的基准焊接工件在三维坐标系中的偏移距离以及旋 转角度，该偏移距离和旋转角度也是当前待焊工件上的焊缝相对于所述的基准焊缝的偏移 距离和旋转角度，根据所述的步骤一中的基准焊缝位置与所述的偏移距离和旋转角度即可 得寻找到当前待焊接工件上的焊缝位置；上述的所述的步骤一和步骤二中寻找所述的特征点ΡΡΓ、PP2，、PP3，、PP4，、PP5，、 PP6，、PP1、PP2、PP3、PP4、PP5和PP6的方法按照如下步骤进行步骤a、准备工作在焊丝与工件之间接入电压，确保当焊枪上的焊丝与工件接触 时能形成电流回路，将焊丝与工件回路间的接触器Kl触点接入机器人I/O端口，编写程序使当Kl闭合时，机器人能停止运动并记录当前工件与焊丝相接触的点的坐标位置； 步骤b、实际寻找首先设定机器人寻找特征点时的起始点的三维坐标，给机器人 设定寻找特征点的寻找方向以及最大寻找距离，焊枪按照所述的寻找方向和最大寻找距离 寻找特征点，如果机器人沿着所述的寻找方向上运行小于等于最大寻找距离时，Ki触点闭 合，即焊丝与工件接触，则焊丝与工件的接触点即为要寻找的特征点，机器人记录下当前特 征点的三维坐标；如果机器人沿着所述的寻找方向上运行超过最大寻找距离，Kl触点还未 闭合，即焊丝未与工件接触，则寻找特征点失败，重新设定寻找方向和最大寻找距离按照上 述方法继续寻找特征点。优选地，在步骤b中，给机器人设定寻找特征点的寻找方向以及最大寻找距离之 前，先在选定辅助点，从所述的起始点到所述的辅助点的连线即为所述的寻找方向，所述的 最大寻找距离大于所述的起始点到所述的辅助点的直线距离。优选地，所述的步骤a中，在焊丝与工件之间接入的电压为安全电压。优选地，所述的安全电压选用12-30V的交流电。优选地，在寻找所述的特征点过程中，所述的焊枪的枪管所在的中心线与平面F1、 平面F2、平面F3、平面F1’、平面F2’、平面F3’之间均呈20-70度的夹角。通过上述技术方案，本专利技术所达到的有益效果本专利技术无需在机器人末端安装机 械或者电子传感器，简化了机器人末端结构和体积，扩大了机器人的可达性和灵活性；该方 法操作简单，不依靠外部设备；机器人使用该方法可以确定焊缝在三维空间内的位置，精度 高，简单易用。附图说明附图1是本专利技术中接触回路的电气接线示意图；附图2是本专利技术中机器人寻找特征点示教方法示意图；附图3是本专利技术中机器人单特征点的寻找流程图。附图4是本专利技术中机器人特征点的示意图。其中1、焊丝。具体实施例方式下面结合对图对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术中机器人接触回路的电气接线示意图。将焊丝1(可以直接接在送 丝机上，也可接在焊枪末端)与工件之间接入电压，确保焊丝1与工件接触时能形成电流回 路。该电压必须为安全电压，防止人员触电，一般选择12-30V的交流电。选择交流电的原 因是为了防止接触回路导通时的电火花。图2是本专利技术中机器人寻找特征点示教方法示意图。起始点Ml和辅助点W是需 要手工示教的，并且起始点Mi和辅助点m必须在相同的坐标系下示教。辅助点m到接触 点ο的距离由操作者自己估值，但是必须小于最大寻找距离，接触点ο不需要示教。在专利技术 举例中采用的是焊丝接触工件的方式，焊丝比较容易因为碰撞发生形变导致后续的寻找发 生误差，所以在起始点和辅助点的示教时，建议将焊枪与工件的接触面之间倾斜接触，以减 小因为焊丝形变产生的误差。图3是本专利技术中机器人单特征点的寻找流程图。该流程仅用于说明本专利技术的机器 人最基本操作流程，对应不同机器人或者不同的应用环境，可能需要增加相应的操作以满 足要求。本专利技术的寻找焊缝的方法尤其适应于大批量工件焊接，大批量工件焊接时，每一 个工件上的焊缝位置均固定。该寻找焊缝的方法能解决由于工件加载时位置偏移而产生的 焊缝偏移问题，下面列举在机器人寻找一个待焊接工件上的焊缝的方法步骤一、准备工作如图1所示，在焊丝1与工件(包括下述提到的基准焊接工件 和待焊接的工件)之间接入电压(对人体安全的电压)，确保当焊丝1与工件接触时能形成 电流回路，将焊丝1与工件回路间的接触器Kl触点接入机器人I/O端口，编写程序使当Kl 闭合时，机器人能停止运动并记录当前工件与焊丝1相接触的点的坐标位置；步骤二、确定基准焊接工件的空间位置首先建立三维坐标系(包括设定该坐标 系中的原点)，选定一基准焊接工件，在该基准焊接工件上首先任意寻找一个平面Fl，在该 平面Fl内任意寻找3个共面但不共线的特征点PP1、PP2和PP3，再在基准焊接工件上寻找 与Fl垂直的任意平面F2，在平面F2上任意找至少2个特征点PP4和PP5，再在基准焊接工 件寻找与Fl、F2均垂直的平面F3，在平面F3上任意找至少1个特征点PP6，记下这六个特 征点的三维坐标，通过这六个特征点的三维坐标来标定该基准焊接工件在三维坐标系中的 空间位置。下面详细介绍一下寻找特征点PPl的过程，如图2所示，首先设定机器人在该基准 焊接工件上寻找第一个特征点Pl时的起始点M1，记下该起始点Ml的三维坐标，在起始点与 该基准焊接工件上任意确定一个辅助点m，并记录下辅助点m的三维坐标，以从MI点指向 Nl点的方向为寻找第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器人接触寻找焊缝的方法，其中，待寻找的焊缝在各自工件上的位置相同，其特征在于，该寻找方法包括以下步骤：步骤一、首先建立一个三维坐标系，选定一基准焊接工件，该基准焊接工件上的焊缝位置为基准焊缝位置，在该基准焊接工件上的任意平面Ｆ１内任意找至少３个不共线的特征点ＰＰ１、ＰＰ２和ＰＰ３，再在基准焊接工件上寻找与Ｆ１垂直的任意平面Ｆ２，在平面Ｆ２上任意找至少２个特征点ＰＰ４和ＰＰ５，在基准焊接工件寻找与平面Ｆ１、平面Ｆ２均垂直的平面Ｆ３，在其上任意找至少１个特征点ＰＰ６，记下这六个特征点的三维坐标，通过这六个特征点的三维坐标来标定所述的基准焊接工件在三维坐标系中的空间位置；步骤二、在当前待焊接的工件上，按照与所述的步骤一中寻找特征点ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３、ＰＰ４、ＰＰ５和ＰＰ６相同的方法寻找六个实际特征点ＰＰ１’、ＰＰ２’、ＰＰ３’、ＰＰ４’、ＰＰ５’、ＰＰ６’以及对应的平面Ｆ１’、Ｆ２’、Ｆ３’，记下该六个实际特征点的实际三维坐标，将其与所述的步骤一中寻找到的六个特征点ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３、ＰＰ４、ＰＰ５和ＰＰ６的三维坐标进行比较，计算得出当前待焊接工件相对于所述的步骤一中的基准焊接工件在三维坐标系中的偏移距离以及旋转角度，该偏移距离和旋转角度也是当前待焊工件上的焊缝相对于所述的基准焊缝的偏移距离和旋转角度，根据所述的步骤一中的基准焊缝位置与所述的偏移距离和旋转角度即可得寻找到当前待焊接工件上的焊缝位置；上述的所述的步骤一和步骤二中寻找所述的特征点ＰＰ１’、ＰＰ２’、ＰＰ３’、ＰＰ４’、ＰＰ５’、ＰＰ６’、ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３、ＰＰ４、ＰＰ５和ＰＰ６的方法按照如下步骤进行：步骤ａ、准备工作：在焊丝与工件之间接入电压，确保当焊枪上的焊丝与工件接触时能形成电流回路，将焊丝与工件回路间的接触器Ｋ１触点接入机器人Ｉ／Ｏ端口，编写程序使当Ｋ１闭合时，机器人能停止运动并记录当前工件与焊丝相接触的点的坐标位置；步骤ｂ、实际寻找：首先设定机器人寻找特征点时的起始点的三维坐标，给机器人设定寻找特征点的寻找方向以及最大寻找距离，焊枪按照所述的寻找方向和最大寻找距离寻找特征点，如果机器人沿着所述的寻找方向上运行小于等于最大寻找距离时，Ｋ１触点闭合，即焊丝与工件接触，则焊丝与工件的接触点即为要寻找的特征点，机器人记录下当前特征点的三维坐标；如果机器人沿着所述的寻找方向上运行超过最大寻找距离，Ｋ１触点还未闭合，即焊丝未与工件接触，则...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张弢，
申请(专利权)人：昆山工研院工业机器人研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]